Wie funktioniert der Wellenschnüffler? 10 Antworten.

Transkript

1 Wie funktioniert der Wellenschnüffler? 10 Antworten

2 1) Dioden funktionieren wie elektrische Ventile: Sie lassen den Strom nur in eine Richtung durch. Die Diode dient hier als Schutzdiode und verhindert bei falsch angeschlossener Batterie, dass die Schaltung möglicherweise zerstört wird. 2) Die Antenne empfängt elektromagnetischen Schwingungen und es entsteht eine elektrische Spannung, die auf den +Eingang (Pin 3) des Operationsverstärkers (OPV) gegeben wird.

3 3) Wenn ein Wechselmagnetfeld vorhanden ist, wird in der Spule L1 eine Spannung induziert (erzeugt). Verbindet man den Pin 3 des OPV mit der Spule, gelangt diese induzierte Spannung an den +Eingang des Verstärkers. 4) Die beiden Widerstände R1 (100kΩ) und R2 (100kΩ) bilden einen Spannungsteiler. In der Mitte liegt dann die halbe Betriebsspannung an (4,5 Volt), die über den Widerstand R3 (2,2MΩ) an den +Eingang des OPV gelangt.

4 5) Das IC (integrated circuit) LM358 enthält zwei Operationsverstärker (OPV). Operationsverstärker können Gleichspannungen und Wechselspannungen verstärken. Durch die äußere Beschaltung des OPV mit Widerständen oder Kondensatoren bzw. Spulen, kann die Funktion des OPV festgelegt werden. Bei dieser Schaltung ist der erste OPV als nicht invertierender Spannungsverstärker beschaltet. Nicht invertierend bedeutet, dass das Ausgangssignal dem Eingangssignal folgt. Steigt das Eingangssignal, so steigt auch das Ausgangssignal, sinkt da Eingangssignal, so sinkt auch das Ausgangssignal. Die Differenz der beiden Spannungen, die an Pin 3 und Pin 2 anliegen, wird sehr hoch verstärkt. Kennzeichen eines nicht invertierenden Verstärkers: Am Plus-Eingang des Operationsverstärkers liegt die Eingangsspannung UE Der Widerstand R1 liegt zwischen Masse und Minus-Eingang des OPV (In der Schaltung: P1 = 100kΩ und C1 = 100 nf) Der Widerstand R2 liegt zwischen dem Minus-Eingang des Verstärkers und dem Ausgang (Gegenkopplung, in der Schaltung: R4 = 2,2MΩ). Die Spannung UE am positiven Eingang steht ohne Phasendrehung verstärkt am Ausgang UA zur Verfügung Die Verstärkung wird durch das Verhältnis von R2 zu R1 bestimmt

5 6) Mit diesem Potenziometer wird die Spannung am invertierenden Eingang eingestellt. Das Verhältnis der Widerstände R 4 (2,2MΩ) und dem Widerstand P 1 (0-100kΩ) bestimmt den Verstärkungsfaktor. Man stellt also die Empfindlichkeit des Wellenschnüfflers mit dem Potenziometer P 1 ein. Wird wie hier in der Schaltung noch zusätzlich ein Kondensator in Reihe geschaltet (C 1 (100nF), ist der Verstärkungsfaktor frequenzabhängig. Tiefe Frequenzen werden weniger verstärkt als hohe Frequenzen. Das ist so gewollt, weil dadurch die relativ starken elektromagnetischen Felder aus dem Stromnetz weniger verstärkt werden als die schwächeren Feldspannungen höherer Frequenzen.

6 7) Die verstärkte Wechselspannung lädt den Elektrolytkondensator C 2 auf. Diese Spannung liegt am Widerstand R 8 (220Ω) und den beiden Leuchtdioden an. Die beiden Dioden sind antiparallel geschaltet, d.h. wenn die Wechselspannung am Kondensator positiv ist, leuchtet die LED rot auf, ist die Wechselspannung im negativen Bereich, leuchtet LED grün auf.

7 8) Der zweite Verstärker im LM358 ist als invertierender Wechselspannungsverstärker beschaltet. Invertierend bedeutet, dass Ein- und Ausgangsspannung um 180 o phasenverschoben sind: Steigt die Eingangsspannung an, sinkt die Ausgangsspannung. Sinkt die Eingangsspannung, steigt die Ausgangsspannung an. In Kombination mit dem Kondensator C 5 (100nF) liegt der Verstärkungsfaktor bei einer Frequenz von 1 MHz ungefähr bei 10, bei 50Hz-Spannungen (Stromnetz) beträgt die Verstärkung nur noch das ca. 3-fache der Eingangsspannung. Kennzeichen eines invertierenden Verstärkers: - Besitzt nur einen Eingang - Der nicht-invertierende Eingang (+) liegt am gemeinsamen Bezugspunkt (Masse) - Die Eingangsspannung liegt über einen Widerstand (R5 = 10kΩ) am invertierenden Eingang (-)

8 9) Das Verhältnis der beiden Widerstände R 5 (10kΩ) und R 6 (100kΩ) bestimmt den Verstärkungsfaktor des OPV. Der Verstärkungsfaktor beträgt 10 (100k/10k = 10). Die Frequenzabhängigkeit der Verstärkerschaltung wird durch den Kondensator C 5 bewirkt. 10) Die verstärkte Wechselspannung lädt den Elektrolytkondensator C 3 auf. Diese Spannung liegt am Kopfhörer an.